JP2016107878A - 自動車用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常走行時及び回生制御時に、２基のバッテリーのうちいずれかが失陥した場合にも、負荷に安定して電力を供給し得る自動車用電源装置を提供する。【解決手段】メインバッテリー１と、サブバッテリー７と、メインバッテリー及びサブバッテリーから電力が供給される第一の負荷群４及び第二の負荷群９と、通常走行時若しくは回生動作時に動作して第一のバッテリー及び第二のバッテリーに充電電力を供給するオルタネータ３と、メインバッテリーから電力が供給されるスタータモータ２と、メインバッテリー及びサブバッテリーと第一及び第二の負荷群とを接続するか否かを制御する電源制御部８とを備えた自動車用電源装置において、電源制御部８は、通常走行時と回生動作時に、メインバッテリー１及びサブバッテリー７と第一及び第二の負荷群４，９を接続状態とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電源として２基のバッテリーを搭載した自動車用電源装置に関するものである。

近年、複数のバッテリーを搭載するとともに、回生動作により各バッテリーを充電可能とした自動車用電源装置が実用化されている。
特許文献１には、それぞれ負荷が接続されるメインバッテリーとサブバッテリーを備え、メインバッテリーとサブバッテリーとの間には、両バッテリーを接続状態とするか否かを選択する分離リレーと、サブバッテリーを保護する保護リレーを介在させた車載電源装置が開示されている。

この車載電源装置では、走行時あるいは回生制御時には、各バッテリーの状態に応じて分離リレー及び保護リレーが開閉制御され、各バッテリーではオルタネータから供給される電力による充電動作と、負荷に電力を供給する放電動作が繰り返される。

また、アイドルストップ動作時には、分離リレーは遮断状態となり、保護リレーは導通状態となる。従って、各負荷には、分離リレーを介さずに接続されるバッテリーからのみ電力が供給される。

エンジンの始動時あるいはアイドルストップ状態からの再始動時には、分離リレーが遮断状態となり、保護リレーは導通状態に維持される。すると、サブバッテリー側の負荷には、エンジン始動時のメインバッテリーの電圧変動の影響が及ばないようにすることが可能となる。

特開２０１１−１７８３８４号公報

特許文献１に開示された車載電源装置では、分離リレーが遮断された状態で、メインバッテリーとサブバッテリーのいずれか一方が失陥すると、失陥したバッテリーに接続される負荷には電力が供給されなくなる。従って、電力の供給が停止した負荷では、正常な動作ができなくなるという問題点がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は通常走行時及び回生制御時に、２基のバッテリーのうちいずれかが失陥した場合にも、負荷に安定して電力を供給し得る自動車用電源装置を提供することにある。

上記課題を解決する自動車用電源装置は、メインバッテリーと、サブバッテリーと、前記メインバッテリー及びサブバッテリーから電力が供給される第一の負荷群及び第二の負荷群と、通常走行時若しくは回生動作時に動作して前記第一のバッテリー及び第二のバッテリーに充電電力を供給するオルタネータと、前記メインバッテリーから電力が供給されるスタータモータと、前記メインバッテリー及びサブバッテリーと前記第一及び第二の負荷群とを接続するか否かを制御する電源制御部とを備えた自動車用電源装置において、前記電源制御部は、前記通常走行時と回生動作時に、前記メインバッテリー及びサブバッテリーと前記第一及び第二の負荷群を接続状態とすることを特徴とする。

この構成により、通常走行時と回生動作時にメインバッテリーとサブバッテリーのいずれかが失陥しても、失陥していないバッテリーから第一及び第二の負荷群に電力を供給することができる。

また、上記の自動車用電源装置において、前記メインバッテリーとサブバッテリーとの間に、該メインバッテリーとサブバッテリーとの接続を開閉可能とした分離リレーを設け、前記電源制御部は、前記スタータモータの作動時に前記分離リレーを遮断し、前記通常走行時と回生動作時に前記分離リレーを導通状態とすることが好ましい。

この構成により、通常走行時及び回生動作時に分離リレーが導通状態に維持されて、メインバッテリー及びサブバッテリーと前記第一及び第二の負荷群が接続状態となる。
また、上記の自動車用電源装置において、前記電源制御部は、アイドルストップ時に前記分離リレーを遮断状態とすることが好ましい。

この構成により、アイドルストップ状態からエンジンを再始動するとき、第二の負荷群がメインバッテリーから遮断される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記電源制御部は、アイドルストップ時に前記分離リレーを導通状態とすることが好ましい。

この構成により、アイドルストップ状態からエンジンを再始動するとき、エンジンの再始動の直前に第二の負荷群がメインバッテリーから遮断される。
また、上記の自動車用電源装置において、前記サブバッテリーをリチウムイオン電池で構成し、前記分離リレーと前記サブバッテリーとの間に、該サブバッテリーの失陥時に前記電源制御部により遮断される保護リレーを備えることが好ましい。

この構成により、サブバッテリーの失陥時にはサブバッテリーと他の機器との接続が遮断される。

本発明の自動車用電源装置によれば、通常走行時及び回生制御時に、２基のバッテリーのうちいずれかが失陥した場合にも、負荷に安定して電力を供給することができる。

第一の実施形態の自動車用電源装置を示すブロック図である。 電源制御ＥＣＵの入出力信号を示すブロック図である。 アイドルストップ禁止条件を示すブロック図である。 保護リレーと分離リレーの動作を示す説明図である。 電源制御ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 第二の実施形態の保護リレーと分離リレーの動作を示す説明図である。 第二の実施形態の電源制御ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。 別例を示すブロック図である。

(第一の実施形態)
以下、自動車用電源装置の第一の実施形態を図面に従って説明する。図１に示す自動車用電源装置は、鉛蓄電池で構成されるメインバッテリー１の出力端子Ｔ１にスタータモータ２と、オルタネータ３と、第一の負荷群４が接続されている。メインバッテリー１の正常時には、スタータモータ２と、第一の負荷群４に、電力を常時供給可能である。

また、オルタネータ３の作動時にはオルタネータ３の発電電力がメインバッテリー１に供給されて、メインバッテリー１が充電される。
メインバッテリー１の出力端子Ｔ１は、電源制御ＥＣＵ８により開閉制御される分離リレー５と保護リレー６を介して、例えばリチウムイオン電池で構成されるサブバッテリー７に接続されている。

また、サブバッテリー７には前記保護リレー６を介して第二の負荷群９が接続されている。そして、保護リレー６が導通状態であれば、サブバッテリー７から第二の負荷群９に電力が供給される。

前記分離リレー５と保護リレー６がともに導通状態であれば、オルタネータ３の発電電力がサブバッテリー７に供給されて、サブバッテリー７が充電されるとともに、サブバッテリー７から前記第一の負荷群４に電力を供給可能である。

また、サブバッテリー７が失陥した場合には、危険回避のために電源制御ＥＣＵ８により保護リレー６が遮断されて、サブバッテリー７と他の機器との接続が遮断される。
図２は、前記電源制御ＥＣＵ８の入出力信号を示す。電源制御ＥＣＵ８に入力されるアイドルストップ禁止条件信号ＩＳＳは、多種類のアイドルストップ禁止条件を検出する多数のセンサから出力される信号である。

エンジン完全爆発信号Ｓ１は、スタータモータ２の作動後にエンジンが起動されたとき入力される。アクセル信号Ｓ２は、アクセルペダルの踏込の有無を検出した信号である。
ブレーキ信号Ｓ３は、ブレーキペダルの踏込の有無を検出した信号である。車速信号Ｓ４は、車速を検出した検出信号が入力される。

保護リレー信号Ｓ５は、前記保護リレー６の開閉状態を検出した検出信号が入力される。分離リレー信号Ｓ６は、前記分離リレー５の開閉状態を検出した検出信号が入力される。

メインバッテリー信号Ｓ７は、前記メインバッテリー１の出力電圧、充電量及び失陥の有無等を検出した検出信号が入力される。
サブバッテリー信号Ｓ８は、前記サブバッテリー７の出力電圧、充電量及び失陥の有無等を検出した検出信号が入力される。

電源制御ＥＣＵ８から出力される指示電圧信号Ｓ９は、オルタネータ３の発電電圧を設定する信号であり、エンジン制御ＥＣＵに出力される。
アイドルストップ信号Ｓ１０は、アイドルストップ状態への移行と、アイドルストップ状態の解除を設定する信号であり、エンジン制御ＥＣＵに出力される。

リスタート要求信号Ｓ１１は、アイドルストップ状態を解除する場合にエンジン制御ＥＣＵに出力される。リスタート要求信号Ｓ１１の出力に基づいて、スタータモータ２が作動してエンジンが再始動される。

保護リレー制御信号Ｓ１２は、前記保護リレー６を開閉制御する場合にリレー駆動回路に出力される。分離リレー制御信号Ｓ１３は、前記分離リレー５を開閉制御する場合にリレー駆動回路に出力される。

図３は、多数のアイドルストップ禁止条件の一例を示す。これらの禁止条件をすべてクリアした場合に、電源制御ＥＣＵ８はアイドルストップ状態に移行するためのアイドルストップ信号Ｓ１０を出力する。

図４は、電源制御ＥＣＵ８による分離リレー５と保護リレー６の開閉制御動作を示す。保護リレー６は、通常走行時、回生動作時、アイドルストップ時及びアイドルストップ状態からエンジンを再始動するリスタート時のいずれの状態でも導通状態（オン状態）に制御される。

分離リレー５は、通常走行時及び回生動作時には導通状態に制御され、アイドルストップ時及びリスタート時には遮断状態（オフ状態）に制御される。
次に、通常走行から減速走行を経て停止してアイドルストップ状態に移行する場合の電源制御ＥＣＵ８の作用を図５に従って説明する。

通常走行からアクセルペダルが踏込まれると、回生動作に移行する（ステップ１）。すると、電源制御ＥＣＵ８は車速が０ｋｍ／ｈすなわち自動車が停止したか否かと、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かと、アイドルストップ禁止条件がすべてクリアされているか否かを判定する状態となる（ステップ２〜４）。

ステップ２〜４で、車速が０ｋｍ／ｈとなり、ブレーキペダルが踏み込まれているが、アイドルストップ禁止条件がすべてクリアされていない場合には、アイドルストップ制御を行わず（ステップ５）、ステップ２に移行する。

ステップ２〜４で、車速が０ｋｍ／ｈとなり、ブレーキペダルが踏み込まれ、アイドルストップ禁止条件がすべてクリアされていると、電源制御ＥＣＵ８はアイドルストップ状態に移行するためのアイドルストップ信号Ｓ１０をエンジン制御ＥＣＵに出力する（ステップ６）。すると、エンジン制御ＥＣＵによりエンジンが停止されてアイドルストップ状態となる。

次いで、分離リレー５を遮断状態とし（ステップ７）、さらに保護リレー信号Ｓ５に基づいて分離リレー５が接点等の異常により導通状態で固着していないか否かの故障診断を行う（ステップ８）。

ステップ８の故障診断で、分離リレー５が遮断不能状態であることが検知されると、ステップ９に移行して、アイドルストップへの移行を禁止するとともに、ディスプレイ装置あるいは警告音で運転者に対し故障を通知し、ステップ２に復帰する。

ステップ８の故障診断で、分離リレー５が正常であると判定されると、ステップ１０に移行して、図３に示すアイドルストップ禁止条件の少なくともいずれか１つが発生したか否かを検知し続ける状態となる。そして、アイドルストップ禁止条件が発生すると、エンジン制御ＥＣＵにリスタート要求信号Ｓ１１を出力する（ステップ１１）。

次いで、エンジンが再始動されてエンジン完全爆発信号Ｓ１を受信すると（ステップ１２）、分離リレー５を導通状態に復帰させ（ステップ１３）、アイドルストップ状態を停止するためのアイドルストップ信号Ｓ１０を出力し（ステップ１４）、通常走行状態あるいは停車状態であることを認識して（ステップ１５）、アイドルストップを終了する。

また、ステップ１２でエンジン完全爆発信号Ｓ１を受信できないときには、リスタート不能によるフェイルセーフモードに移行する（ステップ１６）。
上記のような自動車用電源装置では、次に示す効果を得ることができる。
（１）通常走行時及び回生動作時には分離リレー５及び保護リレー６を導通状態とすることができるので、メインバッテリー１とサブバッテリー７のいずれかが失陥した場合には、失陥していないバッテリーから第一の負荷群４及び第二の負荷群９に電力を供給することができる。従って、２基のバッテリーのうちいずれかが失陥した場合にも、第一の負荷群４及び第二の負荷群９に安定して電力を供給することができる。
（２）アイドルストップ時及びリスタート時には分離リレー５を遮断することができるので、アイドルストップ状態に続くリスタート動作時に、メインバッテリー１の電圧変動の影響が第二の負荷群９に及ぶことはない。
（３）アイドルストップ時に分離リレー５を遮断状態とするとき、分離リレー５の接点不良を検出することができる。
（第二の実施形態）
図６及び図７は、第二の実施形態を示す。この実施形態は、アイドルストップ時には分離リレー５を導通状態として、アイドルストップ時にメインバッテリー１とサブバッテリー７のいずれかが失陥した場合にも、失陥していないバッテリーから第一の負荷群４及び第二の負荷群９に電力を供給するようにしたものである。

電源装置の電気的構成は、第一の実施形態と同様であり、電源制御ＥＣＵ８による分離リレー５と保護リレー６の開閉制御動作のみ第一の実施形態と相違する。
図６は、電源制御ＥＣＵ８による分離リレー５と保護リレー６の開閉制御動作を示す。保護リレー６は、通常走行時、回生動作時、アイドルストップ時及びアイドルストップ状態からエンジンを再始動するリスタート時のいずれの状態でも導通状態（オン状態）に制御される。

分離リレー５は、通常走行時、回生動作時及びアイドルストップ時には導通状態に制御され、リスタート時に遮断状態（オフ状態）に制御される。
次に、この実施形態で通常走行から減速走行を経て停止してアイドルストップ状態に移行する場合の電源制御ＥＣＵ８の作用を図７に従って説明する。

図７において、ステップ２１〜ステップ２６の動作は、第一の実施形態のステップ１〜ステップ６の動作と同様である。
ステップ２７では、図３に示すアイドルストップ禁止条件の少なくともいずれか１つが発生したか否かを検知し続ける状態となる。そして、アイドルストップ禁止条件が発生すると、分離リレー５を遮断状態とし（ステップ２８）、さらに保護リレー信号Ｓ５に基づいて分離リレー５が接点等の異常により導通状態で固着していないか否かの故障診断を行う（ステップ２９）。

ステップ２９の故障診断で、分離リレー５が遮断不能状態であることが検知されると、ステップ３０に移行して、アイドルストップへの移行を禁止するとともに、ディスプレイ装置あるいは警告音で運転者に対し故障を通知し、ステップ２２に復帰する。

ステップ２９の故障診断で、分離リレー５が正常であると判定されると、エンジン制御ＥＣＵにリスタート要求信号Ｓ１１を出力する（ステップ３１）。
次いで、エンジンが再始動されてエンジン完全爆発信号Ｓ１を受信すると、分離リレー５を導通状態に復帰させ（ステップ３３）、アイドルストップ状態を停止するためのアイドルストップ信号Ｓ１０を出力し（ステップ３４）、通常走行状態あるいは停車状態であることを認識して（ステップ３５）、アイドルストップを終了する。

また、ステップ３２でエンジン完全爆発信号Ｓ１を受信できないときには、リスタート不能によるフェイルセーフモードに移行する（ステップ３６）。
この実施形態の自動車用電源装置では、次に示す効果を得ることができる。
（１）通常走行時及び回生動作時に加えて、アイドルストップ時にも分離リレー５及び保護リレー６を導通状態とすることができるので、メインバッテリー１とサブバッテリー７のいずれかが失陥した場合には、失陥していないバッテリーから第一の負荷群４及び第二の負荷群９に電力を供給することができる。従って、通常走行時及び回生動作時に加えて、アイドルストップ時において、２基のバッテリーのうちいずれかが失陥した場合にも、第一の負荷群４及び第二の負荷群９に安定して電力を供給することができる。
（２）リスタート時には分離リレー５を遮断することができるので、アイドルストップ状態に続くリスタート動作時に、メインバッテリー１の電圧変動の影響が第二の負荷群９に及ぶことはない。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図８に示すように、図１に示す自動車用電源装置から分離リレー５を除去した構成の自動車用電源装置としてもよい。このような構成により、保護リレー６を導通状態としたとき、メインバッテリー１とサブバッテリー７のいずれかが失陥した場合には、失陥していないバッテリーから第一の負荷群４及び第二の負荷群９に電力を供給することができる。

１…メインバッテリー、２…スタータモータ、３…オルタネータ、４…第一の負荷群、５…分離リレー、６…保護リレー、７…サブバッテリー、８…電源制御部（電源制御ＥＣＵ）、９…第二の負荷群。

Claims (5)

1. メインバッテリーと、
   サブバッテリーと、
   前記メインバッテリー及びサブバッテリーから電力が供給される第一の負荷群及び第二の負荷群と、
   通常走行時若しくは回生動作時に動作して前記メインバッテリー及びサブバッテリーに充電電力を供給するオルタネータと、
   前記メインバッテリーから電力が供給されるスタータモータと、
   前記メインバッテリー及びサブバッテリーと前記第一及び第二の負荷群とを接続するか否かを制御する電源制御部と
   を備えた自動車用電源装置において、
   前記電源制御部は、前記通常走行時と回生動作時に、前記メインバッテリー及びサブバッテリーと前記第一及び第二の負荷群を接続状態とすることを特徴とする自動車用電源装置。
2. 請求項１に記載の自動車用電源装置において、
   前記メインバッテリーとサブバッテリーとの間に、該メインバッテリーとサブバッテリーとの接続を開閉可能とした分離リレーを設け、前記電源制御部は、前記スタータモータの作動時に前記分離リレーを遮断し、前記通常走行時と回生動作時に前記分離リレーを導通状態とすることを特徴とする自動車用電源装置。
3. 請求項２に記載の自動車用電源装置において、
   前記電源制御部は、アイドルストップ時に前記分離リレーを遮断状態とすることを特徴とする自動車用電源装置。
4. 請求項２に記載の自動車用電源装置において、
   前記電源制御部は、アイドルストップ時に前記分離リレーを導通状態とすることを特徴とする自動車用電源装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の自動車用電源装置において、
   前記サブバッテリーをリチウムイオン電池で構成し、前記分離リレーと前記サブバッテリーとの間に、該サブバッテリーの失陥時に前記電源制御部により遮断される保護リレーを備えたことを特徴とする自動車用電源装置。